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自律ロボットによるSmart Viticultureの自動化システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14117
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関北見工業大学

研究代表者

ラワンカル アビジート  北見工業大学, 工学部, 准教授 (70802594)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードImage classification / Deep Learning / Robot Navigation / Autonomous Robots / Artificial Intelligence / SLAM / Agriculture Robots / Robotics / Smart Agriculture / Computer Vision / 自律ロボティクス / 人工知能
研究開始時の研究の概要

北海道では,第一次産業である大規模農業においてブドウ園は重労働作業が多いことが特徴であり,農業従事者の作業軽減のためにロボットやAI技術を活用したスマート農業のニーズが非常に大きい.そこで,本研究では,ブドウ園における作業負担を減少するために自律移動ロボットによる下記の3つの重労働作業の自動化を目的とする:
(1) GPSを使用せずに安価なセンサーでマップ生成及び自己位置推定のシステム開発.
(2) 自律ロボットによる果樹の真下にある雑草まで除草するシステムの開発.
(3) 自律ロボットによる収穫と剪定システムの開発.
本研究で開発するシステムは,北海道のブドウ園で実証実験を行う予定である.

研究実績の概要

Experiments were done in vineyard using RGBD sensors, IMU, and Lidar sensors and data was collected in different phases of cultivation. The navigation part was finished considering the efficient tracking of people working in the vineyard using on-board and external cameras. High resolution RGB and point cloud data of grape data with and without occlusion has been collected. A small dataset has been labeled and tested using a deep network. The results show that more data is required for acceptable operation. Earlier systems used A-star path planner with obstacle avoidance. A new method with reinforcement learning based navigation is being tested on a small dataset. Labeling and processing of entire dataset will take more time and planned to complete in extension time. The following papers have been published in International conferences.
"Semantic Scene Understanding and Region Classification for Navigation of Service Robots in Care Scenarios", The Twenty-Ninth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2024 (AROB 29th 2024), A. Ravankar et. al.
"Tracking People Across Multiple Cameras", International Conference on Communication, Computing and Data Security 2023, ICCCDS-2023, Multicon-W-2023, Thakur College of Engineering and Technology, Mumbai, India, Mumbai, India, Ryota Ishikawa, Abhijeet Ravankar.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

High resolution RGB and point cloud data of grape data with and without occlusion has been collected. A small dataset has been labeled and tested using a deep network. Data has also been collected for reinforcement learning of mobile robots in vineyard scenarios. This allows robots to work in very new and very dynamic scenarios with obstacles. The results show that more data is required for acceptable operation. Labeling and processing of entire dataset will take more time and planned to complete in extension time.

今後の研究の推進方策

The plan for this year is to process the high resolution RGB and point cloud data of grape data with and without occlusion. The first task is labeling of the data, and later processing of entire dataset will be done. With the new dataset, a new reinforcement model will be trained for robot navigation. The classification of grape data based on clusters will enable to find the best cutting location in real-time. Moreover PCD data will enable to filter occlusion. The system will be integrated will all the sub modules of navigation, actuators, SLAM, grape classification and operation. The system will be tested in this fiscal year.

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Robot Exploration Algorithm for Structured Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Motion Planning For Moble Robots Considering Moving Obstacles2022

    • 著者名/発表者名
      Ankit A. Ravankar, Abhijeet Ravankar, Jose Victorio Salazar Luces, Seyed Amir Tafrishi, Yasuhisa Hirata
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Video Stabilization Algorithm for Vineyard Robots2022

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multi-robot Navigation Using Improved Pheromone Trailing2022

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Cooperative Navigation in Multi-Robot System2022

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Distributed Docking Station System for Mobile Robots2022

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Robot Path Planning in Narrow Environments Using Improved Roadmap Sampling2022

    • 著者名/発表者名
      Ankit A. RAVANKAR, Abhijeet RAVANKAR, Seyed Amir TAFRISHI, Jose Victorio SALAZAR Luces, Yasuhisa HIRATA
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Simulation-based Mobile Robot Navigation for Precision Agriculture Monitoring Application2022

    • 著者名/発表者名
      Ankit A. RAVANKAR, Abhijeet RAVANKAR, Jose Victorio SALAZAR Luces, Seyed Amir TAFRISHI, Yasuhisa HIRATA
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Autonomous and Safe Navigation of Mobile Robots in Vineyard with Smooth Collision Avoidance2021

    • 著者名/発表者名
      Ravankar Abhijeet、Ravankar Ankit A.、Rawankar Arpit、Hoshino Yohei
    • 雑誌名

      Agriculture

      巻: 11 号: 10 ページ: 954-954

    • DOI

      10.3390/agriculture11100954

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Semantic Scene Understanding and Region Classification for Navigation of Service Robots in Care Scenarios2024

    • 著者名/発表者名
      Ankit A. Ravankar, Akash Chikhalikar, Jose Victorio Salazar Luces, Abhijeet Ravankar and Yasuhisa Hirata
    • 学会等名
      The Twenty-Ninth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2024 (AROB 29th 2024),
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tracking People Across Multiple Cameras2023

    • 著者名/発表者名
      Ryota Ishikawa, Abhijeet Ravankar
    • 学会等名
      International Conference on Communication, Computing and Data Security 2023, ICCCDS-2023, Multicon-W-2023, Thakur College of Engineering and Technology, Mumbai, India, Mumbai, India
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Video Stabilization Algorithm for Robot Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR
    • 学会等名
      The Twenty-Sixth International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 27th 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Motion Planning for Mobile Robots using Improved Artificial Potential Field Method2022

    • 著者名/発表者名
      Ankit A. RAVANKAR, Abhijeet RAVANKAR, Takanori EMARU, Yukinori KOBAYASHI
    • 学会等名
      The Twenty-Sixth International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 27th 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Autonomous Navigation of Mobile Robots in Vineyard2021

    • 著者名/発表者名
      Abhijeet RAVANKAR, Ankit A. RAVANKAR, Yohei HOSHINO
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] An Improved Reactive Navigation Method for Mobile Robots using Potential Fields2021

    • 著者名/発表者名
      Ankit A. Ravankar, Abhijeet Ravankar, Takanori Emaru, Yukinori Kobayashi
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Monocular Visual-inertial Localization in a Point Cloud Map Using Feature-to-Distribution Registration2021

    • 著者名/発表者名
      Su WANG, Ankit RAVANKAR, Abhijeet RAVANKAR, T. EMARU, Y. KOBAYASHI
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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